Modélisation moléculaire Flashcards
3 catégories de méthodes :
Quantiques, empiriques, hybrides
Quantique ?
Équation de shrodinger
Empirique ?
- représentation moléculaire limitée aux atomes
- environnement électronique: champs de forces
- plus rapide, plus d’atomes et plus longtemps
- convient mieux aux systèmes biologiques
Méthode hybride
combinaison de quantique et
d’empirique
Méthodes empiriques:
•Représentation des atomes: point-charge
possédant une masse et une position dans l’espace
6
•Champs de forces: équation mathématique
décrivant les interactions entre les atomes
•Approximation de Born-Oppenheimer:
découplage entre le mouvement des électrons et
celui des noyaux
•Permet de calculer une valeur d’énergie
d’interactions pour une disposition atomique
donnée
Écrivez la loi de Hook :
Eliens = Kliens (d - do)^2
Est-ce vrai que l’énergie des angles de liens est aussi décrite par la loi de hook ?
Oui
L’énergie de l’angle de torsion ou dièdre est déterminé par :
Une expression trigonométrique =
Ediedre = kdiedre (1 + COS( n $ - @))
Équation de coulomb ?
E coulomb = qq/4pi erij
Quel est le but de la modélisation moléculaire ?
Développer un modèle pour expliquer et prédire le comportement des molécules
Le but de la modélisation moléculaire biologique de systèmes biologique ?
Mieux comprendre les mécanismes biologiques et le vivant. Des applications pharmaceutiques, médicales et même agronomiques peuvent naître de la modélisation.
Les méthodes quantiques ___________ alors que les méthodes empiriques ____________.
Étudie la distribution électronique des molécules
se limite aux atomes
Quel est l’avantage d’utiliser un champ de forces empirique plutôt qu’une méthode
de modélisation quantique?
Plus rapide, plus d’atome et plus longtemps. Convient mieux aux systèmes biologiques.
De quoi est formé un champ de forces? Quels termes sont inclus dans un champ de
forces empirique?
•Représentation des atomes: point-charge
possédant une masse et une position dans l’espace
•Champs de forces: équation mathématique
décrivant les interactions entre les atomes
•Approximation de Born-Oppenheimer:
découplage entre le mouvement des électrons et
celui des noyaux
•Permet de calculer une valeur d’énergie
d’interactions pour une disposition atomique
donnée
En quoi consiste l’approximation de Born-Oppenheimer?
découplage entre le mouvement des électrons et
celui des noyaux
Que signifie le mot empirique dans l’expression ‘champ de forces empirique’?
Empirique signifie que c’est selon ce que les chercheurs pensent être la réalité.
Vrai ou Faux:
A) les interactions liées ont une plus grande portée dans l’espace que les
interactions non-liées.
B) les interactions liées ont une plus grande intensité en énergie que les
interactions non-liées.
A) Faux
B) Vrai
Regrouper les atomes de la molécule suivante selon leur type d’atome
(environnement chimique)
OK
Pour un terme de lien décrit par un oscillateur harmonique:
𝐸 𝑙𝑗𝑒𝑛 = 𝑘 𝑙𝑗𝑒𝑛 (𝑑 − 𝑑 0 ) 2
A) Quelle est la signification de d 0 ?
B) Que se passe-t-il avec l’énergie lorsque le lien devient plus long que la
longueur d’équilibre du lien?
C) Que se passe-t-il avec l’énergie lorsque le lien devient plus court que la
longueur d’équilibre du lien?
D0 Correspond au moment ou l’atome, que l’on peut considérer comme un ressort est dans un état neutre, c’est à dire non étirée et non comprimée.
Elle augmente
Elle augmente
Quelle est l’utilité d’avoir un terme pour décrire les angles de lien dans un champ de
forces?
Les angles de liens sont importants, puisqu’ils correspondent à des interactions liés
Est-ce possible que des atomes d’une même molécule puissent participer à des
interactions non-liées? Si oui, dans quelle situation?
Si les atomes sont attirés de manière électrostatique
Quelle propriété physique des atomes liés est à l’origine des interactions
électrostatiques? Quel est le nom de l’équation décrivant ces interactions?
Équation de coulomb.
Pour l’équation de Lennard-Jones:
A) Quel est le terme répulsif? Quelle interaction physique ce terme modélise-t-il? Sur
quelle distance est-il effectif?
B) Quel est le terme attractif? Quelles interactions physiques ce terme modélise-t-il? Sur
quelle distance est-il effectif?
C) Placer, sur le graphique, les termes et :
r^-12 est le terme répulsif qui agit sur courte distance en raison des collisions d’orbitales
r^ -6 est le terme attractif qui agit sur une distance plus longue que le terme répulsif.
omega = sur laxe des x
epsilon sommet y
Placer les termes d’énergie suivants en ordre croissant a) d’intensité en énergie et b)
en échelle de distance pour la portée dans l’espace:
E électrostatiques E dièdre E angle E lien E LJ
ELJ
Comment nomme-t-on la position des atomes dans l’espace en fonction du temps?
La trajectoire
Quel est l’intervalle de temps requis pour effectuer une intégration fiable des
équations du mouvement lors de simulations de dynamique moléculaire de molécules
biologiques?
1 femtoseconde
Nommez deux avantages et deux inconvénient de la dynamique moléculaire.
Avantage :
- Suivi complet de la dynamique des molécules en fonction du temps
- Description atomique des molécules
Inconvénients :
- Besoin de connaître la structure 3D de la protéine
- Technique lente
Quelles sont les différentes étapes à réaliser lors d’une simulation de dynamique
moléculaire?
- Coordonnées initiales
- Minimisation du système
- Assigner les vélocités maximales
- Équilibration
- Production de la trajectoire
- Analyse de résultats
Comment assigne-t-on les coordonnées initiales des molécules simulées en
dynamique moléculaire?
- Utiliser une structure connue expérimentalemnt
- Placer les molécules / atomes dans une géométrie se rapprochant de ce qui est connu expérimentalement.
Qu’est-ce qu’une distance de troncation? Une condition périodique frontière?
Les interactions négligables, c’est à dire des atomes qui sont très espacés ne sont pas calculés pour faciliter le calcul.
Nommer deux approximations inhérentes à la dynamique moléculaire.
- Le champs de force n’est qu’une approximation de la réalité.
- L’utilisation de distance de troncation
Qu’est-ce que la minimisation ?
Minimiser l’énergie d’un système
Algorithmes de minimisation ?
Conjugate gradient
adapted basis newton-Raphson
COmment les vitesses sont-elles assignées ?
Selon une distribution gaussienne ou uniforme
Nommez la liste des paramètres de la dynamique :
Timestep
distance de troncation
Les condition périodique frontières
Les ensembles thermodynamiques
COmment choisie-t-on un timestep ?
Selon la fréquence de vibration la plus rapide des molécules étudiée (liens hydrogènes 10^-14 ) Bonne intégration = 1/10 de ce lien soit un fs
Algorithme shake et raddle ?
Pour les contraintes causées par les liens hydrogènes
Une trajectoire de 1ns requiert combien d’étapes d’intégration ?
1 millions
Méthode PME permet quoi ?
D’éviter les approximations reliées aux distances de troncation
Qu’est-ce que les conditions périodiques frontières ?
Aux frontières de la modélisation, les énergies sont discontinuées.
NVE ?
atomes, énergie, volume = constants
NVT ?
Température est constante, l’énergie change
NPT ?
La pression est maintenu constante en changeant le volume du système.
Qu’est ce que le moment critique d’un simulation ?
l’équilibration :
- réchauffement graduel
- relaxation des molécules
Quel est l’étape qui prend le plus de temps ?
production de la simulation
Le temps de la simulation dépend de quoi ?
Relaxation des protéines, temps requis pour l’équilibration, échantillonage requis pour observations.
Qu’est-ce qu’on regarde dans l’analyse de la trajectoire ?
- Conservation/changement dans la structure de notre protéine
- Observables physiques: Densité, diffusion, transport d’ions, etc…
- Mouvements d’une chaîne latérale pour un acide aminé
- Les moyennes, les fluctuations, les temps de corrélation,
RMSD, les paramètres d’ordre,…
